同济版大学物理上册3-2 狭义相对论产生的实验基础与历史条件.ppt

3–2 狭义相对论产生的实验基础和历史条件 * 第3章 相对论 　 19世纪中期麦克斯韦建立的电磁场理论指出光是电磁波，并提出光是在以太中传播的假说。 　 以太假说的主要内容是：以太是传播包括光波在内的电磁波的弹性媒质，它充満整个宇宙空间。以太中带电粒子振动会引起以太变形，这种变形以弹性波的形式传播，这就是电磁波。 　并且进一步认为以太就是人们一直在寻找的绝对静止参考系，只有在这个参考系中光速才是与方向无关的恒量。 1、以太理论的提出 2、光速的困惑 狭义相对论建立以前，人们认为任何速度的叠加都满足伽里略变换。但在光速领域里却碰到了困难。 如前所说，以太就是绝对空间。以太中电磁波沿各方向传播的速度都等于恒量c。但在相对以太运动的惯性系中，按伽利略变换，电磁波沿各方向传播的速度并不等于恒量c，如下图中相对于光源运动的小车上所测得的光速。 3、迈克耳孙—莫雷的实验分析 （1）使干涉仪的ＰＭ１臂沿着地球轨道运动速度u方向。地球相对以太速度为u，从G1到 M1光束的速度为v=c-u；从M1到G1光束的速度为v=c+u。故光从G1点经M1返回的时间为t1 面光源 M1 M1/ 2 1 2/ 1/ u v=c-u v=c+u Ｐ M2 G2 G1 (2) 设光束从G1经M2反射回G1共需时间为t2 光相对地面的速度为V,根据经典相对速度公式 u V c u v=c-u Ｐ M2 G1 v=c+u G2 转动90?，时间差为 干涉仪转动前后，光通过两臂时间差的改变量为： 考虑 u/c 是小量，利用近似公式 应有干涉条纹移动的数目